JP3878273B2

JP3878273B2 - Ultrasonic diagnostic equipment

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Publication number: JP3878273B2
Application number: JP05141397A
Authority: JP
Inventors: 本眞治岸
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2017-03-06
Also published as: JPH10243945A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を利用して被検体内の診断部位について断層像を計測し表示する超音波診断装置において、例えば循環器などの動画像に周期が不規則な雑音が混入している場合にその雑音を判定し処理することができる超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、超音波診断装置で得られる超音波画像には、例えばスペックルノイズと呼ばれる周期が不規則な雑音が混入している。このスペックルノイズは、超音波の波長に比べて十分小さい生体組織の反射体群によりさまざまな位相で発生する散乱波が干渉してランダムに小輝点群が出現すると考えられている。そして、このスペックルノイズは、Ｂモード像の全域に本来の反射エコー信号に重畳して出現することが知られている。すなわち、例えば心臓の超音波画像において、心壁等の構造物の反射エコー信号にスペックルノイズが重なって本来の信号を乱し画像のチラツキ等の画質劣化を引き起こすと共に、心腔等の反射体が無い部位等にもスペックルノイズが出現して画質を劣化させるものであった。また、一般に、スペックルノイズは、生体内に分布する微小散乱体の配置により形状が大きく変化するとされており、生体組織が動くと上記スペックルノイズのパターンも変わることが知られている。しかし、そのパターンの変化の度合、方向、輝度などの変わり方は一様ではない。このことから、生体が動いている場合は、スペックルノイズは不規則な変化をすることが確認されている。
【０００３】
このような事情に対処して、従来の超音波診断装置においては、図１４に示すようなフレーム相関処理回路により経時的に重みを付けた加算平均化処理を行い、動画像のスペックルノイズを低減していた。このフレーム相関処理回路は、従来一般に「フレーム相関」又は「ｓｃｃ（スキャンコリレーション）走査相関」と呼ばれる手法でスペックルノイズを低減処理するもので、図１４に示すように、例えば重み付け加算器から成る演算処理回路１と、Ｂモード像のデータを記録する機能を有するフレームメモリ２と、このフレームメモリ２の入力端子Ｄに入力される超音波画像のデータに同期して上記フレームメモリ２の番地を順次発生させる制御回路３とから構成されている。
【０００４】
上記フレーム相関処理回路において、フレームメモリ２は、制御回路３により選択された番地に記録されていたデータ、つまり１フレーム前のデータを出力端子Ｅから出力する。この出力端子Ｅからの出力データは、前記演算処理回路１のＢ入力に入力する。次に、演算処理回路１は、図示外の超音波本体部から送出されＡ入力に入力してくる現時点でのデータと、上記Ｂ入力に入力する１フレーム前のデータとを相関処理し、その結果を出力端子Ｃより出力する。すると、この出力端子Ｃからの出力データは、新しい時相のデータとしてフレームメモリ２の入力端子Ｄへ送られる。次に、制御回路３は、上記フレームメモリ２に新しい時相のデータが入力された後に、これを前回と同一番地に記録するよう指示を出す。
【０００５】
ここで、上記演算処理回路１で行われている相関処理について説明する。いま、演算処理回路１のＡ入力に入力される数値をａで表し、Ｂ入力に入力される数値をｂで表し、出力端子Ｃに出現する演算結果をｃとすると、
ａ・Ｘ＋ｂ・Ｙ＝ｃ …（１）
の関係があるＸ，Ｙの相関係数により、重み付け加算平均の処理が行われる場合が多い。ここでは、Ｘ＜１，Ｙ＜１であり、
Ｘ＋Ｙ＝１ …（２）
の関係がある。一般には、被検体の診断部位や雑音の大小により上記相関係数Ｘ，Ｙを選定して使用している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の超音波診断装置におけるフレーム相関処理回路においては、図１４に示す演算処理回路１のＢ入力に入力される画像データは１フレーム前の時相で既に演算処理されたものであるので、上記演算処理回路１の出力端子Ｃからの演算出力は、経時的に旧フレームの影響が長時間残留してしまうものであった。また、相関をとるフレームの画像データ、例えば輝度レベル等の高低により相関処理後の依存度が大幅に変化してしまうことがあった。すなわち、輝度の高いフレームの画像データは長く影響が残るが、輝度の低いフレームの画像データは非常に短時間で無関係となってしまうものであった。これでは、フレーム間で相関処理する時間間隔が不明となり、フレームの指定が不可能となる。従って、上記相関処理の効果は完全には推定できず、不確定要素となり、スペックルノイズ除去による画質の安定性は不十分であった。さらに、図１４に示すフレーム相関処理回路においては、元の超音波画像の輝度レベル等のデータが演算処理回路１の相関処理により順次変化して行き、輝度に応じたフィルタ処理等が実行できないことがあった。そのため、輝度情報により処理のアルゴリズムを変更することができず、前述のように単純な重み付け加算程度しか行えなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、例えば循環器などの動画像に周期が不規則な雑音が混入している場合にその雑音を判定して低減処理し、特に高速で動く心壁や弁などの描出に適する超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による超音波診断装置は、被検体内に超音波を送受信する探触子と、超音波の送受信により得た反射エコー信号を処理し、この処理された反射エコー信号を用いて被検体内の超音波画像のデータを時系列に複数フレーム記録する超音波本体部と、この記録された超音波画像のデータを読み出し超音波ビームの走査線毎に書き込んで画像データを形成するディジタルスキャンコンバータ部と、この形成された画像データを画像として表示する画像表示部と、上記各構成要素の動作を制御する制御部とを有する超音波診断装置において、上記超音波本体部から出力される時系列の複数フレームの画像データを１フレーム毎に順次書き込む複数個並列の画像メモリと、上記画像メモリから読み出した複数の同一アドレスの画像データについて経時的に古いものから新しいものへ並び換えることにより経時的な相関を把握する相関回路部と、上記相関回路部で把握した上記同一アドレスの画像データの経時的なパターン情報により、上記画像データの性状を判定するデータ判定部と、上記データ判定部の判定結果により画像データに対し雑音成分を除去して上記ディジタルスキャンコンバータ部へ処理後の画像データを送出する画像処理部とを、備えたものである。
【０００９】
また、他の手段による超音波診断装置は、被検体内に超音波を送受信する探触子と、超音波の送受信により得た反射エコー信号を処理し、この処理された反射エコー信号を用いて被検体内の超音波画像のデータを時系列に複数フレーム記録する超音波本体部と、この記録された超音波画像のデータを読み出し超音波ビームの走査線毎に書き込んで画像データを形成するディジタルスキャンコンバータ部と、この形成された画像データを画像として表示する画像表示部と、上記各構成要素の動作を制御する制御部とを有する超音波診断装置において、上記ディジタルスキャンコンバータ部から出力される時系列の複数フレームの画像データを1 フレーム毎に順次書き込む複数個並列の画像メモリと、上記画像メモリから読み出した複数の同一アドレスの画像データについて経時的に古いものから新しいものへ並び換えることにより経時的な相関を把握する相関回路部と、上記相関回路部で把握した上記同一アドレスの画像データの経時的なパターン情報により、上記画像データの性状を判定するデータ判定部と、上記データ判定部の判定結果により画像データに対し雑音成分を除去して上記画像表示部へ処理後の画像データを送出する画像処理部とを、備えたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明による超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波を利用して被検体内の診断部位について断層像を計測し表示するもので、図１に示すように、探触子１０と、超音波本体部１１と、ディジタルスキャンコンバータ部（以下「ＤＳＣ部」と略称する）１２と、画像表示部１３と、制御回路部１４とを有し、さらに画像データ判定処理回路１５を備えて成る。
【００１２】
上記探触子１０は、被検体内に超音波を送受信するもので、図示省略したがその内部には超音波の発生源であると共に反射エコーを受信して電気信号に変換する超音波振動子を有している。超音波本体部１１は、上記探触子１０を駆動して超音波を送受信させると共に得られた超音波画像のデータを記録するもので、図示省略したがその内部には、上記探触子１０を駆動して超音波を発生させると共に受信した反射エコー信号を処理する超音波送受信部と、この超音波送受信部からの反射エコー信号をディジタル化し運動組織を含む被検体内の超音波画像のデータを時系列に複数フレームに記録するメモリ部とを有している。ＤＳＣ部１２は、上記メモリ部から読み出したディジタル信号を超音波ビームの走査線毎に書き込んで画像データを形成するもので、その内部にはディジタルの超音波走査線メモリ群と、そのメモリ制御器とを有している。また、画像表示部１３は、上記ＤＳＣ部１２で形成され出力される画像データを入力してアナログ変換し画像として表示するもので、その内部にはＤ／Ａ変換器と、テレビモニタとを有している。さらに、制御回路部１４は、上記各構成要素の動作を制御する制御部となるもので、例えばＣＰＵ（中央処理装置）から成る。
【００１３】
ここで、本発明においては、上記超音波本体部１１とＤＳＣ部１２との間に画像データ判定処理回路１５が設けられている。この画像データ判定処理回路１５は、連続した複数フレームの同一アドレスの画像データを経時的な相関を把握して並べ換え、この並べ換えた画像データをグラフ化し、このグラフのパターンにより上記画像データの性状を判定して、この判定結果により画像データに対し画像処理を施すもので、その内部構成は図２に示すように、複数個の画像メモリ１６ａ〜１６ｎと、相関回路部１７と、メモリ１８と、データ判定部１９と、画像処理部２０とから成る。
【００１４】
上記複数個の画像メモリ１６ａ〜１６ｎは、前記超音波本体部１１から出力される連続した複数フレームの画像データを１フレーム毎に順次入力して書き込むもので、複数個並列に設けられている。なお、この画像メモリ１６ａ〜１６ｎは、処理の目的及び精度等により任意の個数とすればよい。相関回路部１７は、上記複数個の画像メモリ１６ａ〜１６ｎから読み出された複数の画像データを入力して経時的な相関を把握する相関手段となるもので、制御回路部１４の制御により例えば経時的に古いものから新しいものへと正しく並び換えて画像データを出力するようになっている。メモリ１８は、上記相関回路部１７から出力された経時的な相関を把握した情報を記録するものである。また、データ判定部１９は、上記相関回路部１７で把握されメモリ１８に記録された上記相関関係の情報を入力して当該画像データの性状を判定するデータ判定手段となるもので、例えばＲＯＭなどから成る。さらに、画像処理部２０は、上記データ判定部１９の判定結果を入力し、該判定結果により当該画像データに対し雑音成分を除去する等の画像処理を施す画像処理手段となるもので、例えばＲＯＭなどから成る。そして、この画像処理部２０からは、前記ＤＳＣ部１２へ上記処理後の画像データを送出するようになっている。
【００１５】
次に、このように構成された超音波診断装置の動作について説明する。まず、前記超音波本体部１１から出力された連続した複数フレームの画像データは、上記画像データ判定処理回路１５内の複数個の画像メモリ１６ａ〜１６ｎに経時的に記録される。このとき、上記複数個の画像メモリ１６ａ〜１６ｎに記録される画像データは周期的に更新され、制御回路部１４は指定した画像メモリに常に最新のデータが記録されるように制御している。そして、上記複数個の画像メモリ１６ａ〜１６ｎはそのアドレスが総て共通とされ、記録時には同一番地のデータが出力に現れる方式とされている。すなわち、画像メモリ１６ａ〜１６ｎへのデータ記録時には新旧フレームの同一番地のデータが同時に出力され、相関回路部１７へ入力する。しかし、このデータは上記複数個の画像メモリ１６ａ〜１６ｎのうちどれが最新であるかは、制御回路部１４により指示を受けなければわからない。そこで、上記相関回路部１７は、制御回路部１４から指示を受けて古いデータから新しいデータへと経時的に再配列し、この再配列後のデータにより経時的な相関を把握する。この相関回路部１７で相関処理された結果は、相関関係の情報としてメモリ１８に記録される。そして、このメモリ１８内の相関結果は、画像データの相関関係を示すグラフとして画像表示部１３に表示される。
【００１６】
この画像表示部１３に表示されるグラフの例を示すと、後述の図８〜図１２のようになる。すなわち、図８は、（１）実際の生体組織の動きを反映したものに対応するグラフのパターンを示し、図９は、（２）多重反射などに依存するアーチファクトに対応するグラフのパターンを示し、図１０は、（３）音波の干渉による雑音に対応するグラフのパターンを示し、図１１は、（４）音場の乱れなどによる突発的な雑音に対応するグラフのパターンを示し、図１２は、（５）電気的な雑音に対応するグラフのパターンを示している。操作者は、これらのグラフの表示を観察して注目している画素の性状を把握する。上記表示はあくまで判定基準の確認であり、実際の診断時の画質を改善するには、上記メモリ１８からの相関関係の画像データをリアルタイムでデータ判定部１９へ送り、このデータ判定部１９で上記画像データの性状を判定する。
【００１７】
上記データ判定部１９は、ＲＯＭなどに記録されたファームウェアで構築すると、経験的に把握した上記のような各情報パターンを判定基準とすることが可能である。この場合、数値を判定基準とするのではなく上記グラフのパターンが判定基準であるので、輝度情報を３ビット程度に圧縮すれば、例えば８フレームの情報を入力しても２４ビットなので現在あるメモリ素子で十分に実現可能な回路規模となる。更に、現在あるメモリ素子は、アクセスタイムが約１００ナノ秒と高速であるので、リアルタイム性も十分確保できる。
【００１８】
上記データ判定部１９の詳細を図３を参照して説明する。このデータ判定部１９は、例えば８本のアドレスラインＬａ₁，Ｌａ₂，Ｌａ₃，…，Ｌａ₈を有すると共に、１本の出力ラインＬｏを有している。そして、上記各アドレスラインＬａ₁〜Ｌａ₈には、それぞれアドレスＡ₀〜Ａ₂，Ａ₃〜Ａ₅，Ａ₆〜Ａ₈，…，Ａ₂₁〜Ａ₂₃が割り当てられ、各アドレスラインＬａ₁〜Ｌａ₈にはそれぞれ１フレームの画像データが入力され、合計８フレームの画像データが入力されるようになっている。また、出力ラインＬｏからは、判定結果のデータが出力されるようになっている。
【００１９】
このような状態で、第１のアドレスラインＬａ₁には、最も古い時相のフレームの画像データが３ビットに圧縮され入力されている。また、第２のアドレスラインＬａ₂には、最も古い時相から１フレームだけ新しい時相の画像データが３ビットに圧縮され入力されている。さらに、第３のアドレスラインＬａ₃には、最も古い時相から２フレームだけ新しい時相の画像データが３ビットに圧縮され入力されている。…そして、第８のアドレスラインＬａ₈には、最新時相の画像データが３ビットに圧縮され入力されている。これにより、後述の図８〜図１２に示した各時相ｆ₁〜ｆ₈の輝度情報を、データ判定部１９のファームウェアを構築するＲＯＭのアドレスに割り当てることができる。
【００２０】
そして、これらにより定義されたアドレスのデータをエンコードして、出力ラインＬｏから判定結果のデータとして例えば０１，０２，０３，０４，０５を出力する。このとき、例えば出力０１は図８に示す（１）実際の生体組織の動きを反映したものと判定したデータと決め、出力０２は図９に示す（２）多重反射などに依存するアーチファクトと判定したデータと決め、出力０３は図１０に示す(３）音波の干渉による雑音と判定したデータと決め、出力０４は図１１に示す（４）音場の乱れなどによる突発的な雑音と判定したデータと決め、出力０５は図１２に示す（５）電気的な雑音と判定したデータと決めておけばよい。このような判定結果の出力により、当該画像データの性状が判明する。
【００２１】
上記データ判定部１９から出力された判定結果のデータは、図２に示す画像処理部２０へ入力する。すると、この画像処理部２０は、上記データ判定部１９から入力した判定結果のデータ０１，０２，０３，０４，０５に従い、所要の画像処理を行う。例えば、判定結果のデータ０１が入力した場合は、上述のように（１）実際の生体組織の動きを反映した画像データであるので、最新時相の画像をそのまま出力する。しかし、他の判定結果のデータ０２〜０５が入力した場合は、上述の(２）〜（５）の雑音成分のデータであるので、その雑音成分を除去する等の画像処理を行う。これにより、画像表示部１３に表示される画像の画質が改善される。
【００２２】
次に、このように構成された超音波診断装置を使用して実施する画像データ判定処理方法について、図４〜図７を参照して説明する。この画像データ判定処理方法は、前述の超音波診断装置において、上記超音波本体部１１のメモリ部から図４に示すように連続した複数フレームｆ₁，ｆ₂，…，ｆnの画像データを同時に並列に読み出し、各フレームの同一アドレスの画像データを経時的な相関を把握して古いものから新しいものへｆ₁，ｆ₂，…，ｆnのように正しく並べ換え、この並べ換えた画像データをグラフ化して表示し、この表示されたグラフのパターンにより上記画像データの性状を判定し、この判定結果により画像データに対し雑音低減等の画像処理を施すものである。
【００２３】
例えば、図５に示す心臓の断層像５において、心壁６の内部の心腔内に出現するスペックルノイズ７は、上記心壁６などの組織よりも輝度が低い。また、上記スペックルノイズ７の輝度レベルの変化は不規則である。これを横軸を時間（フレーム番号）とし縦軸を輝度として時間変化に対する輝度変化の状況をグラフで示すと、図６のようになる。すなわち、心壁６などの組織の運動等においてはカーブＣ₁に示すように輝度が高くそろっているが、スペックルノイズ７においてはカーブＣ₂に示すように輝度が低くバラツイている。なお、図５において、符号８は生体組織上に出現するスペックルノイズを示している。図６のグラフからわかるように、時系列的に並んだ複数枚（複数フレーム）の画像データをもとに統計的手法を用いてスペックルノイズを判定することができる。
【００２４】
ここで、図６に示す時間変化に対する輝度変化の状況を示すグラフにおいて、カーブＣ₁に示す高輝度を保っていた生体内の組織からの輝度データが特定フレームのみ低い場合は、データの欠落であると判定する。さらに、図６において、カーブＣ₂に示すスペックルノイズの輝度レベルを保っていた輝度データが突然に特定フレームのみ上昇した場合は、その他のノイズであると判定する。以上のことを基準として、複数フレームのデータを比較してスペックルノイズであるか否かの判定を行うことができる。
【００２５】
次に、これらの判定基準により（ａ）スペックルノイズ、（ｂ）データの欠落、（ｃ）その他のノイズの判定を、複数フレームのデータを図７に示すようにグラフのパターンで分類して行う場合について説明する。この図７は、例えば５個のフレームｆ₁〜ｆ₅の輝度データを用い、（ａ）,（ｂ）,（ｃ）図はスペックルノイズの判定を目的とした各フレームｆ₁〜ｆ₅の同一番地（ｘ，ｙ）のデータを経時的に示したものである。図７では、フレームｆ₁が最も新しい時相で、フレームｆ₅が最も古い時相としている。
【００２６】
初めに、図７（ａ）は、５個のデータｆ₁〜ｆ₅が総て低い輝度レベルの範囲に分布しており、それぞれの輝度値はランダムで不規則であり、時間軸に対し不連続に存在している場合のパターンを示している。この（ａ）に示すグラフのパターンは、図５に示すように、心壁６の内部のように反射対象物の存在しない心腔内などに発生する「スペックルノイズ」７を特徴付けると判定できる。次に、図７（ｂ）は、特定のフレーム、例えば第３フレームｆ₃のみで一瞬輝度が低下した場合を示し、この時相のみがスペックルノイズのデータである場合のパターンを示している。この場合、フレームレートが低いときは、例えば心筋が拡張していくサイクルで心壁などが振動により超音波診断装置の探触子の視野から外れ、その後復旧した現象に対応している。また、フレームレートが高いときは、本来あるべきデータが電源回路等のゆらぎなどに起因して一瞬のみ欠落するいわゆる「黒抜けノイズ」と判定される。さらに、図７（ｃ）は、特定フレーム、例えば第３フレームｆ₃のみが高輝度で他のフレームはスペックルノイズの輝度レベルである場合のパターンを示している。この場合、フレームレートが低いときは、探触子の視野を強反射体、例えば弁先などが通過した場合に対応している。また、フレームレートが高いときは、超音波診断装置の回路の雑音や各種要因により音響的に混入した特異点雑音である「ペッパーノイズ」と判定される。
【００２７】
このように各心時相の輝度情報が経時的に示すようなパターンを把握し、注目している時相の情報が実データかスペックルノイズ等であるか否かを判定することができる。そして、この判定結果により、当該画像データに対し雑音成分を除去する等の画像処理を施す。これにより、表示画像の画質が改善される。なお、図７に示す（ａ）,（ｂ）,（ｃ）の経時的なデータによるグラフのパターンは、実験的に求められるものである。また、図７は超音波画像の視野のある１点に注目したグラフであるが、実際には得られた超音波画像の視野全体について処理を行う。
【００２８】
次に、連続する複数フレームの同一アドレスの画像データを経時的な相関を把握して並べ換え、各心時相の輝度情報が経時的に示すようなグラフのパターンを把握し、注目している時相の情報が実データかアーチファクトか或いは他のノイズ等であるかの判定を、上記グラフのパターンで分類して行う場合について説明する。この場合、連続する複数フレームの同一アドレスの経時的情報には、以下に示す種類のものが存在する。すなわち、
（１）実際の生体組織の動きを反映したもの
（２）多重反射などに依存するアーチファクト（音響的虚像）
（３）音波の干渉による雑音
（４）音場の乱れなどによる突発的な雑音
（５）電気的な雑音
などが存在する。これらの経時的情報は、単一時相の情報のみを観察していてもこれらの区別は不可能である。つまり、１枚のフリーズ画像からは上記の情報を抽出することは不可能である。
【００２９】
これに対し、連続する複数フレームの画像情報をグラフ化すると、輝度等の経時的変化をパターン認識可能である。例えば、図８〜図１２に示すように、横軸に時間つまり経時的なフレームの番号（例えば８フレームｆ₁〜ｆ₈）をとり、縦軸に輝度をとって、時間変化に対する輝度変化の状況をグラフで示すと、上記の(１）から（５）までの各現象に対応したグラフのパターンを得ることができる。すなわち、（１）実際の生体組織の動きを反映したものに対応するグラフのパターンとして図８が、（２）多重反射などに依存するアーチファクトに対応するグラフのパターンとして図９が、（３）音波の干渉による雑音に対応するグラフのパターンとして図１０が、（４）音場の乱れなどによる突発的な雑音に対応するグラフのパターンとして図１１が、（５）電気的な雑音に対応するグラフのパターンとして図１２が得られる。そして、これらのグラフは、上記の（１）から（５）までの各現象に独特のパターンを示している。
【００３０】
従って、上記のように得られた各グラフを表示して、この表示されたグラフのパターンにより上記画像データの性状が上記の（１）から（５）までの各現象のいずれに該当するかを判定することができる。そして、この判定結果により、当該画像データに対し雑音成分を除去する等の画像処理を施す。これにより、表示画像の画質が改善される。
【００３１】
図１３は、本発明の超音波診断装置における画像データ判定処理回路１５の他の設置例を示す全体構成のブロック図である。この設置例は、ＤＳＣ部１２と画像表示部１３との間に画像データ判定処理回路１５を設けたものである。図１の設置例では、超音波本体部１１とＤＳＣ部１２との間に画像データ判定処理回路１５を設け、上記超音波本体部１１より得たデータを超音波信号の送受信タイミングに同期して演算処理していたのに対し、図１３の設置例では、ＤＳＣ部１２から出力されるフレーム画として完成されたデータ、すなわちテレビモニタなどに表示するため走査変換した画像データを、画像表示部１３の表示のタイミングに同期して演算処理するものである。この場合は、図２に示す画像データ判定処理回路１５の内部構成において、複数個の画像メモリ１６ａ〜１６ｎへの書き込み、読み出しのタイミングが走査変換後のタイミング、すなわち画像表示部１３のテレビモニタなどへの表示タイミングに従っている。また、上記画像表示部１３の表示用のフレーム画として上記複数個の画像メモリ１６ａ〜１６ｎの画像データを使用している。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、超音波本体部から出力される時系列の複数フレームの画像データを複数個並列の画像メモリに１フレーム毎に順次書き込み、この画像メモリから読み出した複数の同一アドレスの画像データについて相関回路部で経時的に古いものから新しいものへ並び換えることにより経時的な相関を把握し、この相関回路部で把握した上記同一アドレスの画像データの経時的なパターン情報により、データ判定部で上記画像データの性状を判定し、このデータ判定部の判定結果により画像処理部で上記画像データに対し雑音成分を除去してディジタルスキャンコンバータ部へ処理後の画像データを送出することができる。従って、例えば循環器などの動画像に周期が不規則な雑音が混入している場合にその雑音を判定して低減処理することができ、特に高速で動く心壁や弁などの描出に適するものである。そして、上記周期が不規則な雑音等の除去により、画質を向上することができると共に画質の安定性を増すことができる。
【００３３】
また、請求項２に係る発明によれば、ディジタルスキャンコンバータ部から出力される時系列の複数フレームの画像データを複数個並列の画像メモリに 1 フレーム毎に順次書き込み、この画像メモリから読み出した複数の同一アドレスの画像データについて相関回路部で経時的に古いものから新しいものへ並び換えることにより経時的な相関を把握し、この相関回路部で把握した上記同一アドレスの画像データの経時的なパターン情報により、データ判定部で上記画像データの性状を判定し、このデータ判定部の判定結果により画像処理部で上記画像データに対し雑音成分を除去して画像表示部へ処理後の画像データを送出することができる。従って、例えば循環器などの動画像に周期が不規則な雑音が混入している場合にその雑音を判定して低減処理することができ、特に高速で動く心壁や弁などの描出に適するものである。そして、上記周期が不規則な雑音等の除去により、画質を向上することができると共に画質の安定性を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】上記超音波診断装置において画像データ判定処理回路の内部構成を示すブロック図である。
【図３】上記画像データ判定処理回路におけるデータ判定部の詳細を示す説明図である。
【図４】上記超音波診断装置を使用して実施する画像データ判定処理方法の原理を示す説明図である。
【図５】被検体内の診断部位について収集した超音波断層像におけるスペックルノイズの分布状況を示す説明図である。
【図６】収集した超音波画像の時間変化に対する輝度変化の状況を示すグラフである。
【図７】スペックルノイズであるか否かの判定を複数フレームのデータをグラフのパターンで分類して行う場合を説明するグラフである。
【図８】連続する複数フレームの画像情報について時間変化に対する輝度変化の状況をグラフで示すもので、実際の生体組織の動きを反映したものに対応するグラフのパターンを示す図である。
【図９】同じく、多重反射などに依存するアーチファクトに対応するグラフのパターンを示す図である。
【図１０】同じく、音波の干渉による雑音に対応するグラフのパターンを示す図である。
【図１１】同じく、音場の乱れなどによる突発的な雑音に対応するグラフのパターンを示す図である。
【図１２】同じく、電気的な雑音に対応するグラフのパターンを示す図である。
【図１３】本発明の超音波診断装置における画像データ判定処理回路の他の設置例を示す全体構成のブロック図である。
【図１４】従来の超音波診断装置においてスペックルノイズを除去するためのフレーム相関処理回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…探触子
１１…超音波本体部
１２…ＤＳＣ部
１３…画像表示部
１４…制御回路部
１５…画像データ判定処理回路
１６ａ〜１６ｎ…画像メモリ
１７…相関回路部
１８…メモリ
１９…データ判定部
２０…画像処理部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that measures and displays a tomographic image of a diagnostic region in a subject using ultrasonic waves, for example, when a moving image of a circulatory organ or the like includes noise with an irregular period The noise is judged and processedbe able toThe present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus.
[0002]
[Prior art]
  In general, in an ultrasonic image obtained by an ultrasonic diagnostic apparatus, for example, noise with irregular periods called speckle noise is mixed. This speckle noise is considered to be that small bright spots appear randomly due to interference of scattered waves generated at various phases by a group of reflectors of a living tissue that is sufficiently smaller than the wavelength of ultrasonic waves. This speckle noise is known to appear superimposed on the original reflected echo signal over the entire area of the B-mode image. That is, for example, in an ultrasound image of the heart, speckle noise is superimposed on the reflected echo signal of a structure such as the heart wall, disturbing the original signal and causing image quality degradation such as flickering of the image, and reflectors such as the heart cavity Speckle noise also appears in parts where there is no noise and deteriorates the image quality. In general, speckle noise is considered to change its shape greatly depending on the arrangement of minute scatterers distributed in the living body, and it is known that the speckle noise pattern changes as the living tissue moves. However, the degree of change, direction, brightness, etc. of the pattern is not uniform. From this, it has been confirmed that speckle noise changes irregularly when the living body is moving.
[0003]
  In response to such circumstances, the conventional ultrasonic diagnostic apparatus performs addition averaging processing weighted over time by a frame correlation processing circuit as shown in FIG. 14 to reduce speckle noise of moving images. It was reduced. This frame correlation processing circuit conventionally reduces speckle noise by a technique generally called “frame correlation” or “scc (scan correlation) scan correlation”. As shown in FIG. An arithmetic processing circuit 1, a frame memory 2 having a function of recording B-mode image data, and an address of the frame memory 2 in synchronization with ultrasonic image data input to an input terminal D of the frame memory 2. Are sequentially formed.
[0004]
  In the frame correlation processing circuit, the frame memory 2 outputs from the output terminal E the data recorded at the address selected by the control circuit 3, that is, the data one frame before. Output data from the output terminal E is input to the B input of the arithmetic processing circuit 1. Next, the arithmetic processing circuit 1 correlates the current data transmitted from the ultrasonic main body (not shown) and inputted to the A input with the data one frame before inputted to the B input, The result is output from the output terminal C. Then, the output data from the output terminal C is sent to the input terminal D of the frame memory 2 as new time phase data. Next, after the new time phase data is input to the frame memory 2, the control circuit 3 gives an instruction to record it at the same address as the previous time.
[0005]
  Here, the correlation processing performed in the arithmetic processing circuit 1 will be described. The numerical value input to the A input of the arithmetic processing circuit 1 is represented by a, the numerical value input to the B input is represented by b, and the operation result appearing at the output terminal C is represented by c.
          a · X + b · Y = c (1)
In many cases, the weighted addition averaging process is performed by using the X and Y correlation coefficients. Here, X <1, Y <1,
          X + Y = 1 (2)
There is a relationship. In general, the correlation coefficients X and Y are selected and used according to the diagnostic part of the subject and the level of noise.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in the frame correlation processing circuit in such a conventional ultrasonic diagnostic apparatus, the image data input to the B input of the arithmetic processing circuit 1 shown in FIG. 14 is already arithmetically processed in the time phase one frame before. Therefore, the calculation output from the output terminal C of the calculation processing circuit 1 has the effect of the old frame remaining over time for a long time. In addition, depending on the image data of the frame to be correlated, for example, the brightness level, the dependency after the correlation processing may change significantly. That is, the image data of a frame with high luminance remains affected for a long time, but the image data of a frame with low luminance becomes irrelevant in a very short time. In this case, the time interval for correlation processing between frames becomes unclear, and the frame cannot be specified. Therefore, the effect of the correlation processing cannot be completely estimated, becomes an uncertain factor, and the stability of image quality due to the removal of speckle noise is insufficient. Further, in the frame correlation processing circuit shown in FIG. 14, the data such as the luminance level of the original ultrasonic image is sequentially changed by the correlation processing of the arithmetic processing circuit 1, and the filter processing according to the luminance cannot be executed. was there. For this reason, the processing algorithm cannot be changed based on the luminance information, and only a simple weighted addition can be performed as described above.
[0007]
  In view of this, the present invention addresses such a problem, for example, when noise having an irregular period is mixed in a moving image such as a circulator, the noise is determined and reduced, and the moving image moves particularly quickly. Suitable for drawing heart walls and valvesUltrasonic diagnostic equipmentThe purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention processes a probe that transmits and receives ultrasonic waves in a subject, and a reflected echo signal obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves,thisAn ultrasonic body for recording a plurality of frames of ultrasonic image data in the subject in time series using the processed reflected echo signals, and reading out the recorded ultrasonic image data for each scanning line of the ultrasonic beam In an ultrasonic diagnostic apparatus having a digital scan converter unit that writes image data to form image data, an image display unit that displays the formed image data as an image, and a control unit that controls the operation of each of the above-described components, Above ultrasonic bodyPartTime-series image data output fromA plurality of parallel image memories that sequentially write image data for each frame, and a plurality of image data at the same address read from the image memory are rearranged from old to new over time.Understanding the correlation over timeCorrelation circuitWhen,By the temporal pattern information of the image data of the same address grasped by the correlation circuit unit,Determine the properties of the image dataData judgment partWhen,Data determination unitThe noise component is removed from the image data based on the judgment resultImage processing unit for sending processed image data to the digital scan converter unitAre provided.
[0009]
  In addition, an ultrasonic diagnostic apparatus using other means processes a probe that transmits and receives ultrasonic waves in a subject, a reflected echo signal obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves, and uses the processed reflected echo signal. An ultrasonic main unit that records a plurality of frames of ultrasonic image data in a subject in time series, and a digital that reads out the recorded ultrasonic image data and writes it for each scanning line of the ultrasonic beam. In an ultrasonic diagnostic apparatus having a scan converter unit, an image display unit that displays the formed image data as an image, and a control unit that controls the operation of each of the above components,DeThe time series of multiple frames of image data output from the digital scan converter1 Every frameA plurality of parallel image memories for writing sequentially,the aboveMultiple read from image memoryOf the same addressAbout image dataBy rearranging from old to new over timeA correlation circuit section for grasping the correlation over time;the aboveWe grasped in correlation circuit partBy the time-dependent pattern information of the image data of the same address,A data determination unit for determining the properties of the image data;the aboveThe noise component is removed from the image data based on the judgment result of the data judgment unit.And send the processed image data to the image display unit.With the image processorTheIt is provided.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  FIG.The present inventionbyIt is a block diagram which shows the whole structure of an ultrasound diagnosing device. This ultrasound diagnostic apparatus measures and displays a tomographic image of a diagnostic site in a subject using ultrasound.FIG.As shown in FIG. 1, the probe 10 includes an ultrasonic body 11, a digital scan converter unit (hereinafter abbreviated as “DSC unit”) 12, an image display unit 13, and a control circuit unit 14. Further, an image data determination processing circuit 15 is provided.
[0012]
  The probe 10 transmits and receives ultrasonic waves into the subject. Although not shown in the figure, the probe 10 is an ultrasonic transducer that is a source of ultrasonic waves and receives reflected echoes and converts them into electrical signals. have. The ultrasonic main body 11 drives the probe 10 to transmit and receive ultrasonic waves and records the obtained ultrasonic image data. Although not shown in the figure, the ultrasonic probe 10 is included in the probe 10. An ultrasonic transmission / reception unit that generates ultrasonic waves by driving the signal and processes the received reflected echo signals, and digitizes the reflected echo signals from the ultrasonic transmission / reception units, and data of ultrasonic images in the subject including moving tissue And a memory unit that records the data in a plurality of frames in time series. The DSC unit 12 is connected to the memory unitRead outA digital signal is written for each scanning line of the ultrasonic beam to form image data, and it has a digital ultrasonic scanning line memory group and a memory controller therein. In addition, the image display unit 13 includes the DSC unit 12.Formed withThe output image data is input, converted into an analog image, and displayed as an image, and has a D / A converter and a television monitor. Further, the control circuit unit 14 controls the operation of each of the above components.Become a control unitFor example, it consists of a CPU (Central Processing Unit).
[0013]
  Here, in the present invention,,UpAn image data determination processing circuit 15 is provided between the ultrasonic main body unit 11 and the DSC unit 12. The image data determination processing circuit 15 rearranges image data at the same address in a plurality of consecutive frames while recognizing the correlation over time, graphs the rearranged image data, and characterizes the image data according to the pattern of the graph. The image processing is performed on the image data based on the determination result. As shown in FIG. 2, the internal configuration of the image data includes a plurality of image memories 16a to 16n, a correlation circuit unit 17, a memory 18, The data determination unit 19 and the image processing unit 20 are included.
[0014]
  The plurality of image memories 16a to 16n sequentially input and write image data of a plurality of frames output from the ultrasonic body 11 for each frame, and a plurality of image memories are provided in parallel. The number of the image memories 16a to 16n may be an arbitrary number depending on the purpose and accuracy of processing. The correlation circuit unit 17 inputs a plurality of image data read from the plurality of image memories 16a to 16n and grasps the correlation over time.Correlation meansTherefore, under the control of the control circuit unit 14, for example, image data is output after being correctly rearranged from old to new over time. The memory 18 records information obtained from the correlation circuit unit 17 that grasps the correlation over time. Further, the data determination unit 19 inputs the correlation information grasped by the correlation circuit unit 17 and recorded in the memory 18 to determine the properties of the image data.Data judgment meansFor example, a ROM. Further, the image processing unit 20 inputs the determination result of the data determination unit 19 and performs image processing such as removing noise components on the image data based on the determination result.Image processing means BecomeFor example, a ROM. The image processing unit 20 transmits the processed image data to the DSC unit 12.
[0015]
  Then configured like thisSuperThe operation of the ultrasonic diagnostic apparatus will be described. First, a plurality of consecutive frames of image data output from the ultrasonic body 11 are recorded over time in a plurality of image memories 16a to 16n in the image data determination processing circuit 15. At this time, the image data recorded in the plurality of image memories 16a to 16n is periodically updated, and the control circuit unit 14 performs control so that the latest data is always recorded in the designated image memory. The plurality of image memories 16a to 16n have a common address, and data at the same address appears in the output during recording. That is, at the time of data recording in the image memories 16 a to 16 n, data at the same address of the new and old frames are simultaneously output and input to the correlation circuit unit 17. However, this data cannot be known unless the control circuit unit 14 receives an instruction from the plurality of image memories 16a to 16n. Therefore, the correlation circuit unit 17 receives an instruction from the control circuit unit 14 and rearranges data from old data to new data over time, and grasps the correlation over time from the data after the rearrangement. The result of the correlation processing by the correlation circuit unit 17 is recorded in the memory 18 as correlation information. The correlation result in the memory 18 is displayed on the image display unit 13 as a graph indicating the correlation of the image data.
[0016]
  An example of a graph displayed on the image display unit 13 is as follows:LaterofFIG.~FIG.become that way. That is,FIG.(1) shows the pattern of the graph corresponding to the one reflecting the actual movement of the biological tissue,FIG.Shows the pattern of the graph corresponding to (2) artifacts depending on multiple reflections,FIG.(3) shows a pattern of a graph corresponding to noise caused by sound wave interference,FIG.Shows the pattern of the graph corresponding to (4) sudden noise due to disturbance of the sound field,FIG.(5) shows a graph pattern corresponding to electrical noise. The operator observes the display of these graphs and grasps the properties of the pixel of interest. The above display is only a confirmation of the judgment criteria, and in order to improve the image quality at the time of actual diagnosis, the correlation image data from the memory 18 is sent to the data judgment unit 19 in real time. The property of the image data is determined.
[0017]
  When the data determination unit 19 is constructed with firmware recorded in a ROM or the like, it is possible to use each information pattern as described above as a determination criterion based on experience. In this case, since the numerical value is not used as a determination criterion but the pattern of the graph is the determination criterion, if the luminance information is compressed to about 3 bits, for example, even if 8 frames of information is input, it is 24 bits. The circuit scale can be sufficiently realized by the element. Furthermore, since the existing memory device has a high access time of about 100 nanoseconds, sufficient real-time performance can be ensured.
[0018]
  Details of the data determination unit 19FIG.Will be described with reference to FIG. For example, the data determination unit 19 has eight address lines La.₁, La₂, La_Three, ..., La₈And one output line Lo. Then, each address line La₁~ La₈Respectively, address A₀~ A₂, A_Three~ A_Five, A₆~ A₈, ..., A_{twenty one}~ A_{twenty three}Assigned to each address line La₁~ La₈One frame of image data is input to each, and a total of 8 frames of image data are input. Further, data of the determination result is output from the output line Lo.
[0019]
  In this state, the first address line La₁The image data of the frame of the oldest time phase is compressed to 3 bits and inputted. Further, the second address line La₂The image data of the new time phase by one frame from the oldest time phase is compressed to 3 bits and inputted. Further, the third address line La_ThreeThe image data of the new time phase by 2 frames from the oldest time phase is compressed to 3 bits and inputted. ... and the eighth address line La₈The latest time phase image data is compressed to 3 bits and inputted. ThisLaterofFIG.~FIG.Each time phase f shown in₁~ F₈Can be assigned to the ROM address for constructing the firmware of the data determination unit 19.
[0020]
  Then, the data of the addresses defined by these are encoded, and for example, 01, 02, 03, 04, 05 are output from the output line Lo as the determination result data. At this time, for example, the output 01 isFIG.(1) The data determined to reflect the actual movement of the biological tissue is determined, and the output 02 isFIG.(2) Data determined as artifacts depending on multiple reflections, etc., and output 03 isFIG.(3) The data determined as noise caused by sound wave interference is determined, and the output 04 isFIG.(4) Data determined as sudden noise due to disturbance of the sound field, etc.FIG.(5) Data determined as electrical noise may be determined. The output of such determination results reveals the properties of the image data.
[0021]
  The data of the determination result output from the data determination unit 19 isFIG.To the image processing unit 20 shown in FIG. Then, the image processing unit 20 performs required image processing according to the determination result data 01, 02, 03, 04, 05 input from the data determination unit 19. For example, when the determination result data 01 is input, as described above, since (1) the image data reflects the actual movement of the living tissue, the latest time phase image is output as it is. However, when other determination result data 02 to 05 are input, they are the noise component data of (2) to (5) described above, and therefore image processing such as removal of the noise component is performed. Thereby, the image quality of the image displayed on the image display unit 13 is improved.
[0022]
  Next, an image data determination processing method that is performed using the thus configured ultrasonic diagnostic apparatus will be described with reference to FIGS. This image data determination processing method is the same as that described above.In the ultrasonic diagnostic apparatus, the ultrasonic main body11From the memory part ofFIG.Multiple consecutive frames f as shown in₁, F₂,..., Fn are simultaneously read out in parallel, and the image data at the same address in each frame is grasped over time, and the oldest to the newest f₁, F₂,..., Fn are rearranged correctly, the rearranged image data is graphed and displayed, the characteristics of the image data are determined based on the displayed graph pattern, and noise is reduced with respect to the image data based on the determination result. The image processing is performed.
[0023]
  For example,FIG.In the tomographic image 5 of the heart, the speckle noise 7 that appears in the heart chamber inside the heart wall 6 has lower brightness than the tissue such as the heart wall 6. Further, the change in the luminance level of the speckle noise 7 is irregular. When the horizontal axis is time (frame number) and the vertical axis is luminance, the situation of luminance change with respect to time change is shown in a graph.FIG.become that way. That is, in the movement of the tissue such as the heart wall 6, the curve C₁As shown in Fig. 4, the brightness is high, but in the speckle noise 7, the curve C₂As shown in FIG. In addition,FIG.In FIG. 8, reference numeral 8 indicates speckle noise appearing on the living tissue.FIG.As can be seen from the graph, speckle noise can be determined using a statistical method based on a plurality of (multiple frames) image data arranged in time series.
[0024]
  here,FIG.In the graph showing the situation of the luminance change with respect to the time change shown in FIG.₁If the luminance data from the tissue in the living body that maintains the high luminance shown in FIG. 5 is low only in a specific frame, it is determined that the data is missing. further,FIG.In curve C₂If the luminance data that maintains the luminance level of the speckle noise shown in Fig. 5 suddenly rises only in a specific frame, it is determined that the noise is other noise. Based on the above, it is possible to compare data of a plurality of frames and determine whether or not it is speckle noise.
[0025]
  Next, according to these determination criteria, (a) speckle noise, (b) data loss, (c) other noise determination, multiple frame dataFIG.A case where classification is performed by a graph pattern as shown in FIG. thisFIG.For example, 5 frames f₁~ F_Five(A), (b), and (c) are diagrams showing each frame f for the purpose of determining speckle noise.₁~ F_FiveThe data of the same address (x, y) are shown over time.FIG.Then, frame f₁Is the newest phase, frame f_FiveIs the oldest phase.
[0026]
  at first,FIG.(A) shows five pieces of data f₁~ F_FiveAre distributed in a range of low luminance levels, and each luminance value is random and irregular, and shows a pattern in which the luminance values are discontinuous with respect to the time axis. The pattern of the graph shown in (a) isFIG.As shown in FIG. 5, it can be determined that “speckle noise” 7 that occurs in the heart chamber where the reflection target does not exist, such as the inside of the heart wall 6, is characterized. next,FIG.(B) is a specific frame, for example, the third frame f_ThreeThe pattern of the case where the luminance is decreased for a moment and only this time phase is speckle noise data is shown. In this case, when the frame rate is low, for example, in a cycle in which the myocardium expands, the heart wall or the like is out of the field of view of the probe of the ultrasonic diagnostic apparatus due to vibration, and corresponds to a recovery phenomenon thereafter. Further, when the frame rate is high, it is determined that the data that should be originally is so-called “blackout noise” that is lost for a moment due to fluctuations in the power supply circuit or the like. further,FIG.(C) is a specific frame, for example, the third frame f_ThreeOnly shows the pattern when the brightness is high and the other frames have the brightness level of speckle noise. In this case, when the frame rate is low, it corresponds to the case where a strong reflector such as a valve tip passes through the field of view of the probe. Further, when the frame rate is high, it is determined as “pepper noise” which is singular point noise that is acoustically mixed due to circuit noise of the ultrasonic diagnostic apparatus and various factors.
[0027]
  In this way, it is possible to grasp a pattern such that the luminance information of each cardiac time phase shows with time and determine whether the information of the time phase of interest is actual data or speckle noise. Then, based on the determination result, image processing such as removing noise components is performed on the image data. Thereby, the image quality of the display image is improved. In addition,FIG.(A), (b), and (c), the graph pattern based on the time-lapse data shown in FIG. Also,FIG.Is a graph focusing on one point in the field of view of the ultrasonic image, but in practice, the entire field of view of the obtained ultrasonic image is processed.
[0028]
  Next, when recognizing the pattern of the graph that the luminance information of each cardiac phase shows over time, rearrange the image data of the same address of multiple consecutive frames by recognizing the correlation over time, A case will be described in which the determination of whether the phase information is actual data, artifacts, or other noise is performed by classifying according to the pattern of the graph. In this case, there are the following types of information over time at the same address in a plurality of consecutive frames. That is,
  (1) Reflecting actual biological tissue movement
  (2) Artifacts depending on multiple reflections (acoustic virtual images)
  (3) Noise caused by sound wave interference
  (4) Sudden noise caused by disturbance of the sound field
  (5) Electrical noise
Etc. exist. These temporal information cannot be distinguished even when only information of a single time phase is observed. That is, it is impossible to extract the above information from one freeze image.
[0029]
  On the other hand, when the image information of a plurality of continuous frames is graphed, it is possible to recognize a change over time such as luminance. For example,FIG.~FIG.As shown in FIG. 4, the horizontal axis indicates time, that is, the number of frames over time (for example, 8 frames f).₁~ F₈), And the vertical axis represents the luminance, and the state of the luminance change with respect to the time change is shown in a graph, a graph pattern corresponding to each of the above phenomena (1) to (5) can be obtained. That is, (1) as a pattern of a graph corresponding to what reflects the actual movement of living tissueFIG.(2) As a graph pattern corresponding to artifacts that depend on multiple reflections, etc.FIG.(3) As a pattern of a graph corresponding to noise caused by sound wave interferenceFIG.(4) As a graph pattern corresponding to sudden noise due to disturbance of the sound field, etc.FIG.(5) As a graph pattern corresponding to electrical noiseFIG.Is obtained. These graphs show unique patterns for the above phenomena (1) to (5).
[0030]
  Therefore, each graph obtained as described above is displayed, and it is determined which of the above phenomena (1) to (5) the property of the image data corresponds to the pattern of the displayed graph. Can be determined. Then, based on the determination result, image processing such as removing noise components is performed on the image data. Thereby, the image quality of the display image is improved.
[0031]
  FIG.The present inventionIt is a block diagram of the whole structure which shows the other example of installation of the image data determination processing circuit 15 in the ultrasonic diagnostic apparatus. In this installation example, an image data determination processing circuit 15 is provided between the DSC unit 12 and the image display unit 13.FIG.In the installation example, an image data determination processing circuit 15 is provided between the ultrasonic main body 11 and the DSC unit 12, and the data obtained from the ultrasonic main body 11 is processed in synchronization with the transmission / reception timing of the ultrasonic signal. On the other hand, in the installation example of FIG. 13, the data displayed as the frame image output from the DSC unit 12, that is, the image data scanned and converted for display on a television monitor or the like is displayed on the image display unit 13. The arithmetic processing is performed in synchronism with the timing. in this case,FIG.In the internal configuration of the image data determination processing circuit 15 shown in FIG. 5, the timing of writing and reading to the plurality of image memories 16a to 16n is in accordance with the timing after scan conversion, that is, the display timing on the TV monitor of the image display unit 13 or the like. . The image data of the plurality of image memories 16a to 16n is used as a frame image for display of the image display unit 13.
[0032]
【The invention's effect】
  Since the present invention is configured as described above, according to the invention of claim 1,Ultrasonic bodyTime-series image data output fromAre sequentially written into a parallel image memory for each frame, and a plurality of image data of the same address read out from the image memory are rearranged from old to new by the correlation circuit unit over time.Understand the correlation over time, thisIn the correlation circuit sectionGraspA data determination unit based on the temporal pattern information of the image data at the same addressTo determine the properties of the image data.Of data judgment partDepending on judgment resultImage processing unitTo remove noise components from the above image dataThus, the processed image data can be sent to the digital scan converter. Therefore,For example, when a moving image such as a circulatory organ contains noise with an irregular period, the noise can be judged and reduced, and it is particularly suitable for rendering heart walls and valves that move at high speed. . Then, by removing noise with irregular cycles, the image quality can be improved and the stability of the image quality can be increased.
[0033]
  Claims2According to the invention according toDigital scan converter sectionTime-series image data output fromMultiple image memory in parallel 1 Every frameSequential writing, multiple read from this image memoryOf the same addressCorrelation circuit for image dataBy rearranging from old to new over timeThe correlation over time was grasped and grasped by this correlation circuit section.By the time-dependent pattern information of the image data of the same address,The data determination unit determines the characteristics of the image data, and the image processing unit removes noise components from the image data based on the determination result of the data determination unit.do itThe processed image data can be sent to the image display unit. Therefore, for example, when a moving image of a circulatory organ or the like contains noise with an irregular period, the noise can be judged and reduced, and is particularly suitable for rendering a heart wall or a valve that moves at high speed. It is. Then, by removing noise with irregular cycles, the image quality can be improved and the stability of the image quality can be increased.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]The block diagram which shows the whole structure of the ultrasound diagnosing device by this inventionIt is.
[Figure 2]Block diagram showing an internal configuration of an image data determination processing circuit in the ultrasonic diagnostic apparatusIt is.
[Fig. 3]Explanatory drawing which shows the detail of the data determination part in the said image data determination processing circuitIt is.
[Fig. 4]Explanatory drawing which shows the principle of the image data determination processing method implemented using the said ultrasonic diagnostic apparatusIt is.
[Figure 5]Explanatory drawing showing the distribution of speckle noise in ultrasonic tomograms collected for diagnostic sites in a subjectIt is.
[Fig. 6]A graph showing the state of brightness change with time of collected ultrasound imagesIt is.
[Fig. 7]Graph explaining the case of determining whether or not it is speckle noise by classifying multiple frames of data according to the pattern of the graphIt is.
[Fig. 8]This is a graph that shows the change in luminance with respect to time for a plurality of consecutive frames of image information, and reflects the actual movement of biological tissue.It is a figure which shows the pattern of a corresponding graph.
[Fig. 9]For artifacts that depend on multiple reflectionsIt is a figure which shows the pattern of a corresponding graph.
FIG. 10Similarly, the figure which shows the pattern of the graph corresponding to the noise due to the interference of the sound waveIt is.
FIG. 11Similarly, a diagram showing a graph pattern corresponding to sudden noise caused by disturbance of the sound field, etc.It is.
FIG.Similarly, the figure which shows the pattern of the graph corresponding to the electric noiseIt is.
FIG. 13The present inventionIt is a block diagram of the whole structure which shows the other example of installation of the image data determination processing circuit in the ultrasonic diagnostic apparatus.
FIG. 14 is a block diagram showing a frame correlation processing circuit for removing speckle noise in a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
[Explanation of symbols]
  10 ... Probe
  11 ... Ultrasonic body
  12 ... DSC
  13. Image display unit
  14 ... Control circuit section
  15. Image data determination processing circuit
  16a to 16n: Image memory
  17 ... Correlation circuit section
  18 ... Memory
  19: Data determination unit
  20: Image processing unit

Claims

被検体内に超音波を送受信する探触子と、超音波の送受信により得た反射エコー信号を処理し、この処理された反射エコー信号を用いて被検体内の超音波画像のデータを時系列に複数フレーム記録する超音波本体部と、この記録された超音波画像のデータを読み出し超音波ビームの走査線毎に書き込んで画像データを形成するディジタルスキャンコンバータ部と、この形成された画像データを画像として表示する画像表示部と、上記各構成要素の動作を制御する制御部とを有する超音波診断装置において、
上記超音波本体部から出力される時系列の複数フレームの画像データを１フレーム毎に順次書き込む複数個並列の画像メモリと、
上記画像メモリから読み出した複数の同一アドレスの画像データについて経時的に古いものから新しいものへ並び換えることにより経時的な相関を把握する相関回路部と、
上記相関回路部で把握した上記同一アドレスの画像データの経時的なパターン情報により、上記画像データの性状を判定するデータ判定部と、
上記データ判定部の判定結果により画像データに対し雑音成分を除去して上記ディジタルスキャンコンバータ部へ処理後の画像データを送出する画像処理部とを、
備えたことを特徴とする超音波診断装置。A probe for transmitting and receiving ultrasonic waves into the subject, processing the reflected echo signals obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves, time-series data of the ultrasonic image in the object by using the processed echo signals An ultrasonic main body for recording a plurality of frames in the image, a digital scan converter for reading out the recorded ultrasonic image data and writing it for each scanning line of the ultrasonic beam, and forming the formed image data. In an ultrasonic diagnostic apparatus having an image display unit that displays an image and a control unit that controls the operation of each of the above components,
An image memory of a plurality parallel writing time sequential image data of a plurality of frames of sequence per frame output the ultrasonic body portion or al,
A correlation circuit unit that grasps a correlation over time by rearranging a plurality of image data at the same address read from the image memory from a new one to a new one over time;
A data determination unit for determining the properties of the image data based on the temporal pattern information of the image data at the same address grasped by the correlation circuit unit ;
An image processing unit that removes noise components from the image data based on the determination result of the data determination unit and sends the processed image data to the digital scan converter unit ,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:

被検体内に超音波を送受信する探触子と、超音波の送受信により得た反射エコー信号を処理し、この処理された反射エコー信号を用いて被検体内の超音波画像のデータを時系列に複数フレーム記録する超音波本体部と、この記録された超音波画像のデータを読み出し超音波ビームの走査線毎に書き込んで画像データを形成するディジタルスキャンコンバータ部と、この形成された画像データを画像として表示する画像表示部と、上記各構成要素の動作を制御する制御部とを有する超音波診断装置において、
上記ディジタルスキャンコンバータ部から出力される時系列の複数フレームの画像データを1 フレーム毎に順次書き込む複数個並列の画像メモリと、
上記画像メモリから読み出した複数の同一アドレスの画像データについて経時的に古いものから新しいものへ並び換えることにより経時的な相関を把握する相関回路部と、
上記相関回路部で把握した上記同一アドレスの画像データの経時的なパターン情報により、上記画像データの性状を判定するデータ判定部と、
上記データ判定部の判定結果により画像データに対し雑音成分を除去して上記画像表示部へ処理後の画像データを送出する画像処理部とを、
備えたことを特徴とする超音波診断装置。A probe that transmits / receives ultrasonic waves to / from the subject and a reflected echo signal obtained by transmitting / receiving the ultrasonic waves are processed, and ultrasonic image data in the subject is time-series using the processed reflected echo signals. An ultrasonic main body for recording a plurality of frames in the image, a digital scan converter for reading out the recorded ultrasonic image data and writing it for each scanning line of the ultrasonic beam, and forming the formed image data. In an ultrasonic diagnostic apparatus having an image display unit that displays an image and a control unit that controls the operation of each of the above components,
A plurality parallel of the image memory write time sequence image data of a plurality of frames of a sequence for each frame outputted from the upper Kide I digital scan converter unit,
A correlation circuit to grasp the temporal correlation by rearranging the new one from those over time older the image data of a plurality of identical address read from the image memory,
A data determination unit for determining the properties of the image data based on the temporal pattern information of the image data at the same address grasped by the correlation circuit unit;
By removing a noise component with respect to the image data by the determination result of the data determination unit and an image processing unit for transmitting the processed image data to the image display unit,
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: